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“基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。”当一群平均年龄不到30岁的青年，在实验室点亮那束可能彻底改变人类计量时间方式的148纳米激光时，北京基础研究的全球坐标也在悄然重塑。《国际科技创新中心指数2025》显示，北京在反映基础研究水平的科学中心指数排名已由2020年的全球第8位提升至2025年的全球第1位。驱动这座“国际科创中心”加速前进的，远不止503.2亿元的年度经费投入或885位两院院士的智力密度——更深层的动力，藏在北京生命科学研究所曹鹏团队9年的坚守和创新中，藏在清华大学让“00后”物理系本科生当《自然》第一作者的宽容氛围里，也藏在那片曾经“全是玉米地”、如今诞生出“北脑一号”脑机接口的创新沃土之中。正是有这样一群勇闯无人区的科研人，用日复一日的坚守与求索，托举起北京基础研究从“追跑”到“领跑”的跨越，让世界看到了中国创新的蓬勃力量。
曹鹏（站立者）团队的博士后耿丹丹在做小鼠脑切片
9年坐稳“冷板凳”
终“磨出”国际领先
科研机构：北京生命科学研究所曹鹏团队
重要成果：首次实现在活体中研究帕金森氏病
帕金森氏病是全球发病率很高的神经退行性疾病。其发病的核心病理标志是α-突触核蛋白（α-Syn）的异常聚集，这些聚集体形成的路易小体和路易神经突会不断扩散并造成神经元损伤。但长期以来，科研领域始终缺乏能在活体大脑中精准、实时追踪α-Syn聚集体的技术工具。如今，北京的科学家团队在全球率先迈出了关键一步——近日，北京生命科学研究所（以下简称“北生所”）曹鹏团队首次实现了活体大脑内α-Syn聚集体的高特异性、高灵敏度可视化追踪，为相关疾病的机制探索和治疗研发开辟了全新路径。
探针系统可视化追踪“元凶”
3月4日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院曹鹏团队牵头，携手中国科学院生物物理研究所等多家科研单位，在国际权威期刊《细胞》在线发表研究成果：团队成功研发出一套全新的遗传编码荧光探针系统，并构建了对应的基因敲入小鼠模型，首次实现了活体大脑内α-Syn聚集体的高特异性、高灵敏度可视化追踪，还系统阐释了该聚集体在不同神经元亚型中引发的病理效应，为帕金森氏病及其他突触核蛋白病的研究打造了革命性的技术工具。
在研究中，研究团队向敲入小鼠的前额叶联合皮层注射α-Syn预制原纤维，借助双光子活体成像技术，首次在清醒小鼠的大脑中实时捕捉到了α-Syn聚集体的扩散过程。
“这套探针系统最大的价值在于，以往对帕金森氏病的研究只能在已经死亡的病体上进行，现在我们终于能够在活体大脑中进行研究。”曹鹏研究员介绍，依托这一创新工具，可以观察和记录路易小体在大脑中的形成过程，以及对神经细胞有怎样的破坏作用，然后去解读路易小体引发帕金森氏病的分子机制。
治疗帕金森临床转化前景看好
除了探针系统，研究团队还为α-Syn聚集体的在体研究搭建了理想的动物模型平台，开发出Cre重组酶依赖的RCL-Snca-6H-EGFP小鼠模型。目前，相关的基因敲入小鼠模型和报告基因载体已可通过曹鹏实验室向全球科研界开放获取，将为国际神经科学领域的相关研究提供强有力的技术支撑。曹鹏团队已经接到国内外数十家实验室的申请，为他们提供了基因敲入小鼠模型。
在应用前景方面，团队研发的报告基因系统还具备高效的药物筛选功能，为帕金森氏病治疗药物研发提供了重要候选分子。更重要的是，这一探针系统的应用范围不仅覆盖帕金森氏病，还可推广至路易体痴呆、多系统萎缩等其他突触核蛋白病的研究。同时，研究揭示的α-Syn聚集调控环路，以及4-氨基吡啶展现出的良好治疗潜力，也为帕金森氏病的靶向治疗研发提供了全新思路和核心候选药物，具有重要的基础研究价值和临床转化前景。
“我们已经在接触风投机构，成立企业后，研究成果有望尽早推向临床。”曹鹏透露，早在2022年团队就开始派成员去中关村生命科学园里的医药类企业锻炼，“他们可以带回工业界的眼光，并用这个眼光审视我们的基础研究——怎样才能治病。”
“允许失败”让他们勇于尝试
这项研究历时9年，先后有十多位北生所研究生和博士后参与。是什么原因让这么多青年学者甘愿坐基础研究的“冷板凳”？曹鹏将原因归结于——北生所作为北京市建设的一家重点新型研发机构，是一个能让人心无旁骛潜心科研的地方。
北青报记者了解到，北生所采用与国际接轨的管理和运行机制，由科技部等8个部委与北京市政府联合组建理事会管理，以实验室为基本单位，实验室主任采用国际公开招聘制度，提供5年无考核的稳定科研经费支持。其主要任务就是进行原创性基础研究，同时培养优秀科研人才，探索新的与国际接轨而又符合中国发展的科研运作机制。
曹鹏介绍，北生所为研究员提供了长期、稳定的支持。“比如以前我有一个想法后，需要先申请经费，可能要等一两年甚至更久。在这里，我可以48小时内就和团队讨论后立项，因为5年无考核的科研经费支持是持续的，而不是指定某一项研究。这样的政策是允许失败的，所以研究生、博士后们也非常勇敢，有想法就去尝试。”
同样，在绩效考评方面，北生所也采取了灵活机制而非一刀切——所里一方面考查各实验室的科研进展，另一方面也看其研究是否在正确的道路上推进。“总之，如果没有北京市和北生所的支持，我们没有勇气做这样周期长、易失败的研究。”曹鹏说。
罗敏敏在科研当中
不看“帽子”和论文
“玉米地”里出奇迹
科研机构：北京脑科学与类脑研究所
重要成果：研发出世界领先的“北脑一号”脑机接口
“如果没有基础研究，科研转化就是无源之水，注定走不了太长。”谈到基础研究，北京脑科学与类脑研究所（以下简称“北脑所”）所长罗敏敏如是说。作为北京市首批新型研发机构的掌门人，罗敏敏不仅是一位神经科学家，更是北京新体制改革的践行者。从“全是玉米地”的荒芜起步，到如今领衔研发出世界领先的“北脑一号”脑机接口，他的经历映射出北京筑牢基础研究地基、攻坚高水平科技自立自强的坚定足迹。
12年磨一剑出自稳定机制
从2004年学成归国，到2005年加入北京生命科学研究所（北生所），再到2018年担任北脑所所长，罗敏敏走了一条较为罕见的科研路——他长期工作于新型研发机构，是这一创新体制的见证者，也是受益者。回望科研路，他感触最深的是“稳定的支持”对攻克科学难题的重要性。
去年年底，罗敏敏团队在顶尖学术期刊《自然》（Nature）发表重磅研究成果：团队发现，大脑中一种名为“腺苷”的信号分子，是氯胺酮和电休克疗法产生快速抗抑郁作用的核心通路，并据此提出了“间歇性低氧干预方案”。这一发现或将为抑郁症治疗带来颠覆性的新路径。
这一突破性成果的取得，罗敏敏整整做了12年，中间经历了大量的失败和持续的资源投入，如果走传统申请短期基金的路径，几乎不可能完成。“每一两年就要‘交活’或者看论文产出，这个项目可能早没了。”罗敏敏直言，正是北京这种长期稳定的支持机制，给了他“试错”的胆量，让他能静下心来解决那些“极难且极其重要”的核心科学问题。
招贤纳才只算“科学大账”
2018年，北脑所揭牌成为北京市首批新型研发机构，并在运行机制上彻底打破了传统科研院所的藩篱。罗敏敏介绍，北脑所实行理事会领导下的所长负责制，研究所的重要事项，包括人才引进、遴选考核等均由科学家组成的委员会自主决策。这种机制既提供了强大的平台支撑，又给予了科学家极大的科研自主权。“这里的PI（独立实验室负责人）拥有一笔额度较高且可自由支配的运行经费，无论是招募博士后、购买试剂还是设备，只要是做科研，所里‘完全不管怎么花’。”
基础研究周期长、见效慢，传统评价模式往往制约重大原创研究。在北脑所，人才评价真正实现了“破四唯”。罗敏敏告诉北青报记者，北脑所引进人才不看重是否有国家级“帽子”，也不单纯看论文数量。人才评价时，实行5至6年一度的小同行评议，不算“工分”、不计“小账”，唯一的衡量标准是：你是否解决了一个关键的、重大的原始科学问题。
这种纯粹的科研氛围吸引了大量顶尖人才。目前北脑所的40位PI中，80%是从海外引进的“增量”，其中非华裔外籍专家占比近20%。依托这种体制活力，北脑所在脑机接口领域取得重大突破。目前，“北脑一号”已完成10例人体植入，系统性能稳定，人体安全工作时长累计超过45000小时。而性能更高、采用侵入式技术的“北脑二号”已进入大动物试验阶段，预计2026年内正式开展临床验证，未来将实现更精细的脑功能解码与神经调控。
基础研究是唯一的“捷径”
罗敏敏还清楚地记得，2005年他刚加入北生所时，地处的生命科学园还是一大片玉米地，有次他凌晨在实验室做完实验，抬头时，一只兔子从窗边闪过。20余年时间，这里已经成为医院、药企和研究所林立的科研社区。园区的蝶变，折射出中国科研事业的跨越式进步。罗敏敏介绍，过去由于高端设备甚至实验动物依赖国外，科学家往往只能去国外实验室开展研究。而如今，绝大多数最先进的科研设施在北京都能找到，并达到了国际领先水平。
如今，中国的生物医药产业正在经历从“代工（CDMO）”到“模仿（Me- too/Me- better）”，再到“原创（First-in-class）”的跨越。“过去你模仿，可能不需要深厚的基础研究；而如今我们要做到‘First’，就必须自己找靶点、找原理，这没有任何捷径。脱离基础研究讲转化，注定走不了太长。”
面对未来，罗敏敏展现出中国科学家的胸怀与自信：“科学探索不是‘军备竞赛’，而是为了全人类的福祉。”他表示，北脑所的大门永远向世界开放，将继续通过国际化的治理模式和交流合作，为解决抑郁症、恶性胶质瘤等人类重大健康挑战贡献“北京力量”。
供图/北脑所
丁世谦在实验室调试设备
“懂行的”全力支持
“一束光”笑傲全球
科研机构：清华大学/北京量子院丁世谦团队
重要成果：研制出148纳米连续波超窄线宽激光光源
2025年5月12日晚上10时许，清华大学物理系地下三层一间不起眼的实验室里，当电脑上闪现出一排轻轻跃动的干涉条纹，丁世谦和团队成员的激动之情难以言表。这意味着他们几个月前研制的148纳米连续波激光具有极高的光谱纯度，从而补齐了核光钟研制中的“最后一块拼图”。这束光或将彻底改变未来人类计量时间、感知世界的方式。研制这束激光的，正是清华大学物理系副教授、北京量子信息科学研究院（以下简称“北京量子院”）兼聘研究员丁世谦和他平均年龄不到30岁的年轻团队。
这“一束光”可顶天立地
“什么是核光钟？它是一种以钍-229原子核跃迁为基准的新型光钟，你可以把它理解为一个稳定性极高的计时器。”丁世谦解释，目前已问世的最精确的计时器是原子钟，是利用原子核外的电子跃迁作为“钟摆”，但电子质量极轻，极易受外界电磁场干扰，这导致原子钟难以搬出实验室，极大限制了其实际应用。而核光钟基于原子核跃迁，原子核质量比电子重十万倍，体积小几十万倍，因而对外界干扰极不敏感。理论上，核光钟测量精度能达10-19以上，通俗理解，在3000亿年的时间尺度上误差不会超过1秒。
丁世谦介绍，核光钟是国际前沿科技竞争的战略性方向。不过，二十多年来其研究一直停留在纸面，核心瓶颈之一在于缺乏能够操控钍-229原子核的148纳米连续波激光。而丁世谦团队的工作正是攻克了这个关键性的问题——他们突破了主流的非线性晶体路线，改用镉蒸气四波混频新方案，成功研制出了148纳米连续波超窄线宽真空紫外激光光源。
这项成果的意义，丁世谦用“顶天立地”来形容：“‘顶天’是指它的基础前沿性，我们第一次有望用激光去相干地操控原子核，这是一片全新的、未开垦的物理疆域，也为其他领域的基础研究提供一个更加高精度的工具；‘立地’则是指它比较接地气，作为一个通用的真空紫外激光平台，有明确的应用前景。”
团队经历了“死磕”之旅
这项领跑全球、引起广泛关注的研究，诞生于一支平均年龄不到30岁的年轻团队。回顾研发过程，丁世谦总结：除了方向判断和技术积累之外，更离不开探索未知的勇气、长期坚持的韧劲，以及一点科研中的“运气”。
早在2018年，丁世谦就重点关注核光钟方向。彼时，这一领域由于挑战极大，少有人涉足。2020年丁世谦毅然选择了这一高风险研究方向，并凭借相关研究计划获得清华大学的聘任机会。“光钟光钟，激光是最核心的部件。能够实现激光操控原子核，这太有吸引力了，我们就一头扎了进去。”
从2022年产生想法，团队花了两年时间进行理论计算，最终锁定了基于金属镉蒸气四波混频的连续波真空紫外产生方案。曾经，他们经历了长达四个月的“至暗时刻”：所有条件都准备好了，就是做不出光来。但团队没有放弃。直到2025年1月25日的晚上，那束梦寐以求的光终于出现。到当年5月12日，团队又进一步验证激光的光谱纯度，光钟激光终于有了明确的技术路线。
今年2月，团队相关成果发表于国际顶尖期刊《自然》。论文完成时，第一作者肖琦还没有本科毕业。谈及为什么敢让本科生挑大梁，丁世谦说：“一开始团队成员人数不多，其他成员都有其他具体任务。肖琦有想法、有热情，而且初生牛犊不怕虎。我们就像找到了正确的地方下铲子，结果就挖到了‘金矿’。”
创新生态助他们大展拳脚
一个没有“人才帽子”的青年学者，为什么能带领团队实现如此重大的突破？丁世谦认为，这离不开北京对基础研究的重视，以及像北京量子院这样的新型研发机构提供的灵活支持。“懂行的领导是关键。”丁世谦说，“北京量子院不少领导是世界级的顶尖科学家，具有丰富的一线研究经验，他们能敏锐地意识到这项研究的重要性，及时给予大力支持。”
作为北京量子院的兼聘研究员，丁世谦团队得到了资金和设备等多方面的支持。一开始团队只有四五个人，且多为清华大学的学生，缺乏具有实战经验的工程师等力量。于是，北京量子院广纳人才，将丁世谦团队扩充到十余人。而在北京量子院“兼职”，也让丁世谦有机会与物理、光学、电子工程等多领域专家紧密协作，推动科学理论快速向实验转化。
对于在北京做基础研究，丁世谦的感触很深：“政府当前对基础研究的重视程度，无论纵向的历史对比，还是横向的国际对比，都是罕见的。北京更是各种支持政策不断，而且这里能吸引全国乃至全球的人才，这是北京独特的创新生态。对于我们这样的年轻团队来说，可以大展拳脚，无疑是我们能做成事的关键因素。”
